Was dein Gehirn in einem Fünftel einer Sekunde entscheidet

Bevor du diesen Satz zu Ende gelesen hast, hat dein Gehirn mehrmals einen Vorgang abgeschlossen, den die Wissenschaft seit mehr als anderthalb Jahrhunderten in Millisekunden stoppt: etwas wahrnehmen und darauf antworten.

Es genügt, auf ein aufleuchtendes Licht zu reagieren. Dieser Akt, so einfach, dass er kaum “geistig” wirkt, ist einer der ältesten Forschungsgegenstände der experimentellen Psychologie und einer derjenigen, die den Geist am besten mit der Uhr verbinden.

Ein Knopf, ein Licht und eine Stoppuhr von 1868

Der Psychologe Arthur Jensen widmet einen guten Teil von The g Factor (1998) einer Art von Experiment, die zu einfach scheint, um von Bedeutung zu sein: der Reaktionszeit.

Die Methode verdanken wir dem niederländischen Physiologen Franciscus Donders, der 1868 einen raffinierten Weg fand, geistige Vorgänge zu messen, die sich nicht direkt beobachten lassen:

• Bei der einfachen Reaktionszeit hält die Person eine Taste gedrückt und lässt sie los, sobald ein Reiz erscheint (ein Licht, ein Ton). Es gibt nichts zu wählen, nur zu reagieren.
• Bei der Unterscheidungsreaktionszeit erscheint einer von zwei möglichen Reizen (etwa ein gelbes oder ein blaues Licht), und nur auf einen davon soll reagiert werden.
• Bei der Wahlreaktionszeit gehört zu jedem Reiz eine andere Antwort: gelbes Licht, linker Knopf; blaues Licht, rechter Knopf.

Donders’ Idee, die Subtraktionsmethode, war einfach: Zieht man von der Zeit der komplexen Aufgabe die der einfachen ab, bleibt das übrig, was das Gehirn für den zusätzlichen Schritt (unterscheiden, wählen) brauchte. Zum ersten Mal hatte eine geistige Operation eine messbare Dauer.

Ein Fünftel einer Sekunde, und was danach hinzukommt

Bei jungen Erwachsenen liegt die einfache Reaktionszeit im Schnitt bei etwa 200 Millisekunden: einem Fünftel einer Sekunde.

Von dort aus fügt jede Verarbeitungsschicht etwas hinzu. Nach den Daten, die Jensen zusammenträgt, kostet die Unterscheidung zwischen zwei Reizen zusätzlich 30 bis 100 Millisekunden, je nachdem, wie schwer sie auseinanderzuhalten sind, und die Wahl zwischen verschiedenen Antworten fügt noch mehr Zeit hinzu.

Das Hick’sche Gesetz: Jede Verdopplung kostet gleich viel

1952 beschrieb der britische Psychologe William Hick präzise, wie diese zusätzliche Zeit wächst. Steigt die Zahl der möglichen Alternativen, wächst die Wahlzeit nicht linear, sondern ungefähr logarithmisch: Der Schritt von zwei auf vier Optionen fügt etwa gleich viel hinzu wie der von vier auf acht.

Hick deutete das mit der damals gerade entstandenen Informationstheorie von Claude Shannon: Jede Verdopplung der Alternativen entspricht einem “Bit” mehr an zu verarbeitender Information, und das Gehirn scheint pro Bit eine recht konstante Zeit zu brauchen. Ray Hyman bestätigte die Regelmäßigkeit 1953, und heute ist sie als Hick-Hyman-Gesetz bekannt. Sie wird sogar im Interface-Design verwendet, um zu erklären, warum Menüs mit zu vielen Optionen Entscheidungen verlangsamen.

Auf diesem Gesetz baute Jensen das Gerät auf, das seinen Namen trägt, die “Jensen-Box”: eine Konsole mit einem zentralen Knopf und acht Lichtern ringsum, von denen 1, 2, 4 oder 8 aufleuchteten. So konnte er zugleich die Reaktionsgeschwindigkeit jeder Person messen und wie stark sie sich verlangsamte, wenn Informationsbits hinzukamen.

Was die Reaktionszeit über Intelligenz verrät

Hier taucht der Befund auf, der all das mit dem g-Faktor verbindet: Diese Zeit, so klein, dass sie in Millisekunden gemessen wird, korreliert mit dem IQ, und die Korrelation wächst tendenziell mit der Komplexität der Aufgabe. In den Daten, die Jensen zusammenfasst, reicht sie von etwa -0,10 bei der einfachen Reaktion bis -0,30 bei der Wahlreaktion (negativ, weil weniger Zeit mit höherem IQ einhergeht).

Das Problem vieler dieser Studien war die Stichprobe: Studierende, mit einer engen Spannweite an Fähigkeiten, was Korrelationen tendenziell verkleinert. Deshalb ist die Arbeit wichtig, die Ian Deary, Geoff Der und Graeme Ford 2001 veröffentlichten. Sie untersuchten 900 Personen im Alter von 56 Jahren, repräsentativ für die schottische Bevölkerung, mit einem Intelligenztest und einem Gerät für einfache Reaktionszeit und Wahlreaktionszeit mit vier Optionen:

• Die Korrelation mit der einfachen Reaktionszeit lag bei -0,31.
• Bei der Wahl zwischen vier Optionen stieg sie auf -0,49.
• Die Korrelationen waren ähnlich, wenn man nach Geschlecht, sozialer Schicht und Bildungsniveau trennte.

Das sind deutlich höhere Werte als in den klassischen Studien mit Studierenden. In einer Übersicht über 172 Studien aus fünf Jahrzehnten kamen Sheppard und Vernon (2008) zu dem Schluss, dass der Zusammenhang zwischen Verarbeitungsgeschwindigkeit und Intelligenz bescheiden, aber sehr beständig ist: Er zeigt sich bei ganz unterschiedlichen Aufgaben, Altersgruppen und Bevölkerungen.

Warum die einfachste Aufgabe am wenigsten verrät

Eine Nuance wird oft übersehen: Je einfacher die Aufgabe, desto weniger sagt sie über Unterschiede zwischen Menschen aus.

Bei der einfachen Reaktionszeit wiegen Faktoren schwer, die mit Kognition nichts zu tun haben, etwa die momentane Aufmerksamkeit oder die Geschwindigkeit der Muskeln. Bei der Wahlreaktion liegen mehr geistige Schritte dazwischen (wahrnehmen, unterscheiden, entscheiden, ausführen), und damit mehr Spielraum, in dem sich die Verarbeitungsgeschwindigkeit bemerkbar macht.

Jensen fasst diese Idee in einer These zusammen, die sein Buch trägt: Der “Wirkstoff” dieser Korrelationen ist weder die Muskelgeschwindigkeit noch die Sinnesschärfe, sondern g, der allgemeine Faktor, der auch an viel komplexeren Aufgaben beteiligt ist, etwa an einer Aufgabe zum abstrakten Denken. Andere Forschende deuten ihn breiter, als Hinweis auf die allgemeine Effizienz des Nervensystems; Dearys Gruppe selbst fand später in derselben Kohorte, dass eine langsamere Reaktionszeit auch mit höherer Sterblichkeit einherging (Deary und Der, 2005), was auf mehr als Intelligenz im engeren Sinn hindeutet.

Was sie misst, und was nicht

Dieser Befund erlaubt manche Aussagen und andere nicht:

• Er zeigt, dass selbst die elementarsten kognitiven Aufgaben, auf die Millisekunde genau gemessen, statistisch mit der allgemeinen Intelligenz zusammenhängen.
• Er bedeutet nicht, dass jemand, der langsam auf ein Licht reagiert, geistig weniger leistungsfähig ist: Selbst eine Korrelation von -0,49 lässt sehr viele Ausnahmen zu, und die Reaktionszeit schwankt mit Müdigkeit, Alter, Aufmerksamkeit oder Übung.
• Er ist kein diagnostischer Test und ersetzt keine seriöse psychometrische Untersuchung.

Was dieses über hundertjährige Experiment hinterlässt, ist ein bemerkenswerter Gedanke: Es braucht kein komplexes Problem, damit Unterschiede zwischen Menschen sichtbar werden. Ein Licht, ein Knopf und eine Stoppuhr, die Millisekunden misst, erfassen bereits etwas davon, wie jedes Gehirn Informationen verarbeitet.

Wenn dich interessiert, wie das Gehirn selbst auf einen ebenso einfachen Reiz reagiert, ganz ohne bewusste Antwort dazwischen, erklärt dein Gehirn reagiert auf einen einfachen Klick, bevor du weißt, was es ist das entsprechende Experiment mit Gehirnwellen.

Quellen

• Deary, I. J., Der, G. und Ford, G. (2001). Reaction times and intelligence differences: A population-based cohort study. Intelligence, 29(5), 389-399. DOI
• Deary, I. J. und Der, G. (2005). Reaction time explains IQ’s association with death. Psychological Science, 16(1), 64-69.
• Donders, F. C. (1969). On the speed of mental processes (übers. W. G. Koster; Original von 1868). Acta Psychologica, 30, 412-431.
• Hick, W. E. (1952). On the rate of gain of information. Quarterly Journal of Experimental Psychology, 4(1), 11-26. DOI
• Hyman, R. (1953). Stimulus information as a determinant of reaction time. Journal of Experimental Psychology, 45(3), 188-196.
• Jensen, A. R. (1998). The g Factor: The Science of Mental Ability. Praeger.
• Sheppard, L. D. und Vernon, P. A. (2008). Intelligence and speed of information-processing: A review of 50 years of research. Personality and Individual Differences, 44(3), 535-551. DOI